64. Виды энергии, применяемые в химической промышленности. Использование тепла отходящих газов: регенераторы, рекуператоры, котлы-утилизаторы.

Все хим. процессы протекают с изменением энергии; выделением или её поглощением, поэтому при оформлении ХТП должно быть предусмотрено использование выделяющейся энергии для повышения экономичности процесса или подвод энергии, необходимый для осуществления данного процесса. Значительная доля энергии затрачивается на проведение различных вспомогательных операций; транспортирование материалов, их дробление или фильтрование, сжатие газов и др.

Виды энергии:

Электрическая энергия на химических предприятиях применяется для проведения электрохимических (электролиз растворов и расплавов), электротермических (плавление, нагревание синтезы при высоких температурах и т. д.), электромагнитных процессов. В промышленности применяются процессы, связанные с использованием электростатических явлений (осаждение пылей и туманов, электрокрекинг углеводородов и др.). Широко в химической промышленности используется превращение электрической энергии в механическую, которая необходима, главным образом для физических операций: дробления, измельчения, смешения центрифугирования, работы вентиляторов, компрессоров и т.п.

Тепловая энергия в химической промышленности применяется, во-первых, для осуществления разнообразнейших физических процессов, не сопровождающихся химическими реакциями, — нагрев, плавление, сушка, выпарка, дистилляция и т.п. и, во-вторых, для нагрева реагентов при проведении химических реакций. При этом в качестве теплоносителя применяются топочные газы, получаемые сжиганием топлива, водяной пар, а также ядерная энергия.

Световая энергия за последнее время приобретает все большее использование в химической промышленности для реализации фотохимических реакций: синтеза хлористого водорода из элементов, галоидирования органических соединений и других процессов. Фотоэлектрические явления, в которых происходит превращение световой энергии в электрическую, применяются для автоматического контроля и управления технологическими процессами.

Атомная энергия применяется для производства электрической энергии на атомных электростанциях.

Химическая энергия выделяется обычно в виде тепла при проведении разнообразных экзотермических реакций. Использование этой энергии имеет большое практическое значение, особенно в производстве многотоннажных химических продуктов. Тепло, выделяющееся при протекании химического процесса, может быть использовано для получения водяного пара или превращено в электроэнергию. Химическая энергия преобразуется в энергию электрическую также в гальванических элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии представляют большой интерес, так как они обладают высоким коэффициентом полезного действия.

Размещение химических предприятий, отличающихся большими масштабами потребления энергии, зависит от наличия дешевого топлива и электрической энергии. В этой связи следует отметить роль местных видов топлива, которые, как правило, обходятся дешевле привозных. Однако в некоторых случаях использование транспортируемого на дальние расстояния по трубопроводам газа более рентабельно, чем использование местных топлив.

Вторичные энергетические ресурсы представляют собой энергетические отходы или побочные продукты производства: отходящие газы, горячие жидкости, пар и др. Рациональное использование энергии — один из определяющих факторов в снижении себестоимости химической продукции.

Использование вторичных энергетических ресурсов повышает коэффициент использования энергии. Энергетические отходы могут быть использованы в химической и др. отраслях промышленности для выработки электрической и тепловой энергии в утилизированных установках; отработанный пар и горячая вода обычно расходуется непосредственно (без преобразования в другие энергоносители) для отопления и горячего водоснабжения.

Особенно большое значение в химической промышленности имеет утилизация тепла продуктов реакции, выходящих из реакционных аппаратов, для предварительного нагревания материалов, поступающих в эти же аппараты. Такой нагрев осуществляют в аппаратах, называемых регенераторами, рекуператорами, теплообменниками. Реагенты поступают в теплообменник, где нагреваются за счет тепла горячих продуктов, выходящих из реакционного аппарата, и затем подаются в реактор. По этой схеме теплообмен между горячими и холодными продуктами происходит через стенки трубок теплообменника, аппараты такого типа называют рекуператорами (теплообменниками).

Регенераторы также применяются для утилизации тепла газов; они представляют собой периодически действующие камеры, заполненные насадкой (обычно насадкой служат решетки из кирпича). Для создания непрерывного процесса необходимо иметь крайней мере два регенератора. Горячий газ вначале проходит регенератор А, нагревают его насадку, а сам охлаждается. Холодный газ проходит через регенератор Б и нагревается в результате соприкосновения с ранее нагретой насадкой. После нагревания насадки регенератора А и охлаждения насадки регенератора Б производят переключение и горячий газ направляют в регенератор Б, а холодный газ в регенератор А. После охлаждения насадки регенератора А и нагревания насадки регенератора Б вновь производят переключение. При организации такой периодической работы регенераторов обеспечивается постоянный подогрев холодного газа за счет тепла отходящего горячего газа.

Тепло газообразных продуктов реакции и отходящих газов часто используют для производства пара в так называемых котлах-утилизаторах.

Тепло отходящих продуктов на химических заводах может быть также использовано для сушки, выпаривания, дистилляции и других процессов.